JP6860854B2 - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

用紙等の記録媒体上に画像を定着する定着装置においては、装置の高速化および省エネルギー化を目的として、定着部材に低熱容量の無端状ベルト（定着ベルト）を用いるものが一般的に知られている。

しかし、低熱容量の定着ベルトを用いた構成の場合、定着ベルトの長手方向における温度分布を均一に保つことが難しく、例えば、定着ベルトの長手方向端部の非通紙領域において、いわゆる端部温度上昇等の問題が生じる。すなわち、定着装置には様々なサイズの用紙が通紙されるため、小サイズの用紙が通過された場合には、定着ベルトの長手方向両側に非通紙領域が形成される。そして、通紙領域では用紙の加熱のために熱が消費されるが、非通紙領域では用紙により熱が奪われずに定着ベルトと対向部材に熱が蓄積し、この非通紙領域のニップ部の温度が、所定温度に維持管理される通紙領域のニップ部温度よりも高くなってしまう。このように、定着ベルトの長手方向における温度分布を均一化することが課題として存在している。

定着ベルトの長手方向における温度分布を均一にする発明として、例えば特許文献１（特開２０１７−２１３０７号公報）では、ニップ形成部材の長手方向に延在し、銅又はアルミニウム等の熱伝導率の高い金属材を含む均熱部材が設けられる。均熱部材は、ニップ形成部材の凹部に設けられる。均熱部材と定着ベルトとが接触することにより、定着ベルトから均熱部材へ熱が伝達されて定着ベルトの長手方向における熱の伝達が促進され、定着ベルトの温度分布を長手方向に均一化することができる。

特許文献１では、ニップ形成部材に形成された凹部に均熱部材が設けられ、ニップ形成部材と凹部が面接触している。このように、ニップ形成部材と均熱部材との接触面積が大きいと、均熱部材からニップ形成部材への伝熱量が大きくなり、定着ベルトの熱が過剰に奪われてしまう虞がある。そして、このような場合、定着装置の高速化および省エネルギー化を阻害する要因となってしまう。

このような事情から、本発明では、高熱伝導部材からニップ形成部材への過剰な熱伝達を防止することのできる定着装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明は、無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを加熱する加熱源と、前記定着ベルトの外周面側に設けられ、定着ベルトに対向する対向部材と、前記定着ベルトの内周面側に設けられ、定着ベルトと前記対向部材との間に定着ニップを形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材と前記定着ベルトとの間に設けられ、一方側の面で前記ニップ形成部材に当接し、他方側の面で定着ベルトの内周面に当接する高熱伝導部材とを備え、記録媒体に画像を定着する定着装置において、前記ニップ形成部材は、前記高熱伝導部材の一方側の面に当接する複数の当接面からなる当接領域を有し、前記当接領域の中央には、前記高熱伝導部材との非接触領域を形成するための第一開口部が設けられ、前記当接領域は、前記第一開口部の記録媒体搬送方向の上流側と下流側に設けられた上流側当接領域および下流側当接領域を有し、 前記ニップ形成部材は、前記上流側当接領域および下流側当接領域の少なくともいずれか一方の領域を、前記ニップ形成部材の長手方向に複数の領域に分断する第二開口部を有し、前記ニップ形成部材の長手方向において、前記上流側当接領域に設けられた前記第二開口部の範囲と前記下流側当接領域に設けられた前記第二開口部の範囲とが重複しないことを特徴とする。

本発明によれば、ニップ形成部材が第一開口部と複数の第二開口部とを有することにより、ニップ形成部材と高熱伝導部材との接触面積を減らすことができ、高熱伝導部材からニップ形成部材への熱の伝達を抑制することができる。

画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の断面図である。 本発明の実施形態に係るニップ形成部材の斜視図である。 長手方向におけるニップ形成部材と高熱伝導部材の位置関係を示す図である。 各ニップ形成部材の構成を用いた場合の長手方向におけるニップ面圧の分布を示す図で、（ａ）図は本実施形態と異なる構成、（ｂ）図は本実施形態の構成、のニップ形成部材を示す図である。 ニップ形成部材の端縁の形状を示す図である。 異なる実施形態のニップ形成部材について示す平面図である。 異なる実施形態において、ニップ面圧の分布と第二開口部の配置関係を示す図である。 異なる実施形態において、加熱源の配熱量と第二開口部の配置関係を示す図である。 異なる実施形態において、ニップ面圧と第二開口部の深さの関係を示す図で、（ａ）図がニップ形成部材を示す図、（ｂ）図が（ａ）図のＤ１−Ｄ１断面図である。 異なる実施形態において、加熱源の配熱量と第二開口部の深さの関係を示す図で、（ａ）図がニップ形成部材を示す図、（ｂ）図が（ａ）図のＤ２−Ｄ２断面図である。 異なる実施形態のニップ形成部材を示す図で、（ａ）図が平面図、（ｂ）図が（ａ）図のＤ３−Ｄ３断面図である。 異なる実施形態において、ニップ面圧と断熱部材の厚みの関係を示す図で、（ａ）図がニップ形成部材を示す図、（ｂ）図が（ａ）図のＤ４−Ｄ４断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

図１に示すカラー画像形成装置１の中央には、４つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋが着脱可能に設けられた画像形成部２が配置されている。各プロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的な各プロセスユニット９としては、表面上に現像剤としてのトナーを担持可能なドラム状の回転体である感光体ドラム１０と、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１１と、感光体ドラム１０の表面にトナーを供給する現像ローラを有する現像装置１２と、感光体ドラム１０から転写後の残トナーを取り除くクリーニング装置１３等を備えている。

プロセスユニット９の下方には、露光部３が配置されている。露光部３は、画像データに基づいて、レーザ光Ｌｂを発するように構成されている。

画像形成部２の上方には転写部４が配置されている。転写部４は、駆動ローラ１４及び従動ローラ１５に周回走行可能に張架されている無端状の中間転写ベルト１６、各プロセスユニット９の感光体ドラム１０に対して中間転写ベルト１６を挟んだ対向位置に配置されている一次転写ローラ１７等で構成されている。各一次転写ローラ１７はそれぞれの位置で中間転写ベルト１６の内周面を押圧しており、中間転写ベルト１６の押圧された部分と各感光体ドラム１０とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。

また、中間転写ベルト１６の駆動ローラ１４と、中間転写ベルト１６を挟んで駆動ローラ１４に対向した位置には二次転写ローラ１８が配設されている。二次転写ローラ１８は中間転写ベルト１６の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１８と中間転写ベルト１６とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。

給紙部５は、画像形成装置１の下部に位置しており、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙カセット１９や、給紙カセット１９から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ２０等からなっている。

搬送路６は、給紙部５から搬出された用紙Ｐを搬送する搬送経路であり、一対のレジストローラ２１の他、後述する排紙部８に至るまで、搬送ローラ対が搬送路６の途中に適宜配置されている。

定着装置７は、加熱源によって加熱される定着ベルト２２、その定着ベルト２２を加圧可能な対向部材としての加圧ローラ２３等を有している。

排紙部８は、画像形成装置１の搬送路６の最下流に設けられる。この排紙部８には、用紙Ｐを外部へ排出するための一対の排紙ローラ２４と、排出された用紙Ｐをストックするための排紙トレイ２５とが配設されている。

画像形成装置１の上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル２６Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋが着脱可能に設けられている。そして、このトナーボトル２６Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋから各現像装置１２との間に設けた補給路を介して、各色の現像装置１２に各色トナーが補給される。

以下、図１を参照して上記画像形成装置１の基本的動作について説明する。

画像形成装置１において、画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｂｋの感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。各感光体ドラム１０に露光部３によって露光される画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。各感光体ドラム１０上には静電潜像が形成され、各現像装置１２に蓄えられたトナーが、ドラム状の現像ローラ１３によって感光体ドラム１０に供給されることにより、静電潜像は顕像であるトナー画像（現像剤像）として可視像化される。

転写部４では、駆動ローラ１４の回転駆動により中間転写ベルト１６が走行駆動される。また、各一次転写ローラ１７には、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、一次転写ニップにおいて転写電界が形成され、各感光体ドラム１０に形成されたトナー画像は一次転写ニップにて中間転写ベルト１６上に順次重ね合わせて転写される。

一方、画像形成動作が開始されると、画像形成装置１の下部では、給紙部５の給紙ローラ２０が回転駆動することによって、給紙カセット１９に収容された用紙Ｐが搬送路６に送り出される。搬送路６に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ２１によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１８と駆動ローラ１４との間の二次転写ニップに送られる。このとき、中間転写ベルト１６上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、二次転写ニップに転写電界が形成されている。二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１６上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置７へと搬送され、定着ベルト２２と加圧ローラ２３とによって用紙Ｐが加熱及び加圧されてトナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着ベルト２２から分離され、搬送ローラ対によって搬送され、排紙部８において排紙ローラ２４によって排紙トレイ２５へと排出される。

以上の説明は、用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニット９を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

次に、定着装置７のより具体的な構成について図２を用いて説明する。
図２に示すように、定着装置７は、周回走行可能な無端状の定着ベルト２２と、定着ベルト２２に対向する加圧ローラ２３と、定着ベルト２２と加圧ローラ２３との間に定着ニップＮを形成するニップ形成部材３１と、定着ベルト２２とニップ形成部材３１との間に設けられた高熱伝導部材３２と、ニップ形成部材３１を支持するステー３３と、加熱源としてのヒータ３４ａ、３４ｂと、反射部材３５ａ、３５ｂ等を備えている。

定着ベルト２２は、ニッケルやＳＵＳなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルトで構成され、フィルム状に形成することもできる。ベルトの表層はＰＦＡまたはＰＴＦＥ層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。ベルトの基材とＰＦＡまたはＰＴＦＥ層の間にはシリコーンゴムの層などで形成された弾性層があっても良い。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じる場合がある。これを改善するにはシリコーンゴム層を１００［μｍ］以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像を改善することができる。

加圧ローラ２３は、芯金２３ａと、弾性ゴム層２３ｂと、弾性ゴム層２３ｂの表面に設けられた離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）からなる。加圧ローラ２３は中空のローラであっても良く、加圧ローラ２３にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。弾性ゴム層２３ｂはソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ２３内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まって定着ベルト２２の熱が奪われにくくなるので、より望ましい。

加圧ローラ２３は、バネなどの加圧手段により定着ベルト２２に押し付けられる。これにより、加圧ローラ２３の弾性層が押し潰され、所定幅の定着ニップＮが形成されている。

加圧ローラ２３は、画像形成装置本体に設けられたモータなどの駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２３が回転駆動すると、その駆動力が定着ニップＮで定着ベルト２２に伝達され、定着ベルト２２が従動回転する。定着ベルト２２は定着ニップＮで挟み込まれて回転し、定着ニップＮ以外では両端部に配された側板にガイドされて周回走行する。

定着ベルト２２の内周面側には、前述したニップ形成部材３１、高熱伝導部材３２、ステー３３、ヒータ３４ａ、３４ｂ、および、反射部材３５等が設けられる。また、ニップ形成部材３１、高熱伝導部材３２、およびステー３３は、いずれも定着ベルト２２の長手方向（図２の紙面手前奥方向）に延在して設けられる。なお、この定着ベルト２２の長手方向は、ニップ形成部材３１の長手方向と同じ方向であり、以下の説明では、これらの方向を単に長手方向とも呼ぶ。

ニップ形成部材３１は、定着ベルト２２をその背面側から支持し、定着ニップＮを形成する。ニップ形成部材３１は、機械的強度が高く、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材、特に耐熱性樹脂、例えばポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、それらをガラス繊維で強化したもので構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材３１の変形を防止し、安定した定着ニップＮの状態を確保し、出力画質の安定化を図ることができる。

高熱伝導部材３２は、熱伝導率の高い材料によって構成され、本実施形態では、例えば銅やアルミニウム、銀などで形成される。コストや入手の容易性、熱伝導率特性、そして加工性等を総合的に考慮すると、銅を用いることが好ましい。

高熱伝導部材３２は、その厚み方向の一方側の面３２ａが、ニップ形成部材３１に当接する。高熱伝導部材３２は、例えば爪等によってニップ形成部材３１に嵌合し、ニップ形成部材３１と一体的に設けられる。

また、高熱伝導部材３２の他方側の面３２ｂは、定着ベルト２２の内周面に当接して設けられる。この他方側の面３２ｂは、高熱伝導部材３２のニップ形成面であり、その形状は平坦状に形成される。ただし、用紙搬送方向に対して凹形状に形成したり、その他の形状とすることもできる。高熱伝導部材３２のニップ形成面を凹形状とすることにより、用紙先端の排出方向が加圧ローラ２３寄りになり、分離性が向上してジャムの発生が抑制される。

高熱伝導部材３２は、定着ベルト２２の内周面に当接することにより、定着ベルト２２の熱が伝達され、伝達された熱を自身の長手方向（図２の紙面手前奥方向）に移動させることができる。これにより、定着ベルト２２の長手方向における温度分布を均一化することができ、例えば定着装置７に小サイズ紙が通紙された場合であっても、定着ベルト２２の通紙領域と長手方向両端の非通紙領域との温度差を低減することができる。

また、高熱伝導部材３２は、用紙搬送方向の一方側と他方側端部が、ステー３３の方向に折り曲げられ、ステー３３の側に延在している。このように、高熱伝導部材３２に、ニップ面圧を受ける方向（図２の左方向）に対して延在する部分を設け、その方向の断面積を大きくすることにより、高熱伝導部材３２の機械的強度を向上させ、撓みやねじれに対する剛性を確保することができる。なお、上記のねじれとは、例えば、長手方向において、加圧ローラ２３の駆動源側とその反対側で、回転の動作にわずかな時間差が生じることで、高熱伝導部材３２に加えられる圧力の大きさが長手方向において不均一となり、高熱伝導部材３２に生じるねじれである。

ステー３３は、その断面がＴ字状に形成され、定着ニップＮの側と反対側へ起立した起立部３３ａと、用紙搬送方向に延在する水平部３３ｂとを有する。ステー３３は、ニップ形成部材３１をその背面側から支持し、加圧ローラ２３により圧力を受けるニップ形成部材３１の撓みを防止する。これにより、定着ベルト２２の長手方向に均一なニップ幅を形成することができる。ニップ形成部材３１は、ステー３３の側へ延在するボス等の凸部によりステー３３に当接することが望ましい。これにより、ニップ形成部材３１とステー３３の接触面積を減らし、ニップ形成部材３１からステー３３への熱の伝達を抑制することができる。

ヒータ３４ａ、３４ｂは、一方が小サイズ紙に対応した長手方向中央部に発熱領域を有するものであり、他方が大サイズ紙に対応して長手方向両端部に発熱領域を有するものである。ヒータ３４ａ、３４ｂにはハロゲンヒータが用いられており、輻射熱によって定着ベルト２２をその内周面側から加熱する。ただし、加熱源は誘導加熱装置であってもよいし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であってもよい。

ステー３３およびヒータ３４ａ、３４ｂは、その長手方向の両端を定着装置７の側板などによって支持されている。

ヒータ３４ａ、３４ｂは、画像形成装置本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、定着ベルト２２の外周に設けられた温度センサによるベルト表面の温度検知結果に基づいて行われる。このようなヒータの出力制御によって、定着ベルト２２の表面温度を所望の温度に設定できるようになっている。

反射部材３５ａ、３５ｂは、ステー３３とヒータ３４ａ、３４ｂとの間に設けられ、起立部３３ａを覆うようにして設けられる。反射部材３５ａ、３５ｂは、ヒータ３４ａ、３４ｂからステー３３の側へ伝達される熱を定着ベルト２２の側へ反射する。これにより、ステー３３への不要な熱の伝達を防止し、定着ベルト２２を効率的に加熱することができる。ただし、反射部材３５ａ、３５ｂを設ける代わりに、ステー３３の表面に断熱若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の実施形態に係るニップ形成部材について、その詳細な構成を説明する。
図３に示すように、本実施形態のニップ形成部材３１は、定着ベルト２２の側（矢印Ａ１の側）に、高熱伝導部材３２に当接する当接領域４０を有する。当接領域４０は、高熱伝導部材３２に当接する複数の当接面４１からなる。当接領域４０の中央には、高熱伝導部材３２との非接触領域を形成するための第一開口部４２が設けられる。また、ニップ形成部材３１は、ステー３３の側（矢印Ａ２の側）に、長手方向に延在し、ステー３３（図２参照）の側に突出する２つの凸部３１ａを有する。ニップ形成部材３１は、凸部３１ａによってステー３３に当接する。

当接領域４０は、第一開口部４２の用紙搬送方向下流側と上流側にそれぞれ設けられた下流側当接領域４０ａと、上流側当接領域４０ｂとを有する。また、当接領域４０には、複数の第二開口部４３が設けられる。下流側当接領域４０ａおよび上流側当接領域４０ｂは、それぞれに複数設けられた第二開口部４３により、その領域がニップ形成部材３１の長手方向に分断されて不連続になっている。第一開口部４２と複数の第二開口部４３とは連続して設けられており、一つの大きな開口部を形成している。

第一開口部４２および第二開口部４３は、ニップ形成部材３１の厚み方向の一部領域に設けられており、ニップ形成部材３１は、ステー３３の側（矢印Ａ２の側）で長手方向に連続している。

図４に示すように、ニップ形成部材３１の長手方向の幅Ｈ１は、高熱伝導部材の幅Ｈ２よりも大きく設けられる。また、幅Ｈ１および幅Ｈ２は、通紙領域Ｂを包含するようにして設けられる。通紙領域Ｂ全域にわたってニップ形成部材３１を設けることで、通紙領域Ｂ全域において、定着ベルト２２と加圧ローラ２３（図２参照）が圧接されて定着ニップＮを形成することができる。また、通紙領域Ｂ全域にわたって高熱伝導部材３２を設けることにより、通紙領域Ｂ全域において、定着ベルト２２の長手方向の伝熱を促進することができ、定着ベルト２２の温度を長手方向に均一化することができる。

高熱伝導部材３２を設けることにより、上記のような効果が得られる一方で、定着ベルト２２から高熱伝導部材３２へ伝達される熱量が大きくなってしまい、定着ベルト２２を定着温度まで上昇させるためにより多くの時間を要したり、より多くの電力を消費してしまうという課題がある。

これに対して、本実施形態では、ニップ形成部材３１に第一開口部４２および第二開口部４３を設けることにより、ニップ形成部材３１と高熱伝導部材３２との接触面積を減らすことができる。また、これらの開口部を設けることにより、ニップ形成部材３１と高熱伝導部材３２との間に空気層を設けて両者の間に一定の断熱効果を得ることができる。これらのことから、高熱伝導部材３２からニップ形成部材３１に伝達される熱量を減らすことができ、定着ベルト２２が高熱伝導部材３２によって奪われる熱量を減らすことができる。従って、高熱伝導部材３２による定着ベルト２２の長手方向の温度分布の均一化の効果を得ると共に、定着ベルト２２を効率的に加熱することができる。このため、画像形成装置の起動時における定着装置のウォームアップ時間を短縮し、定着ベルト２２を定着温度まで上昇させるための消費電力を低減して装置を省エネルギー化することができる。特に本実施形態では、第二開口部４３を複数個所に設けることにより、高熱伝導部材３２がニップ形成部材３１に非接触となる部分を、長手方向に間欠的に設け、個々の第二開口部４３の長手方向の幅を小さくすることができる。従って、第二開口部４３によって形成される、一つ当たりの非接触領域の幅が大きくなることを防止でき、高熱伝導部材３２の撓みを抑制することができる。

ところで、第二開口部４３が設けられた部分では、ニップ形成部材３１が高熱伝導部材３２を支持しないため、定着ニップＮのこの部分に対応する位置で、ニップ面圧が低下する。このため、図５（ａ）に示す本実施形態と異なるニップ形成部材３１’のように、下流側当接領域４０ａと上流側当接領域４０ｂにおいて、第二開口部４３が長手方向の同じ位置に設けられる構成では、第二開口部４３が設けられる位置とそうでない位置との間で、ニップ面圧Ｐの差が大きくなる。

これに対して本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、下流側当接領域４０ａに設けられた第二開口部４３と上流側当接領域４０ｂに設けられた第二開口部４３とが、長手方向において互い違いに配置されている。これにより、長手方向において、ニップ面圧Ｐを均一化することができる。従って、場所によるニップ面圧のムラを無くすことができると共に、ニップ面圧の低下により生じる光沢ムラ等を防止でき、定着動作における画質の低下を防止することができる。

以上のように、本実施形態の構成では、ニップ形成部材３１と高熱伝導部材３２の接触面積を減らして、高熱伝導部材３２からニップ形成部材３１への伝熱量を減らすだけでなく、ニップ形成部材３１と高熱伝導部材３２との接触面積の減少によるニップ圧の低下を最小限に留めることができる。

図６（ａ）に示すように、ニップ形成部材３１の当接面４１を形成する端縁は、直角であってもよいし、図６（ｂ）に示すように、Ｒ形状であってもよい。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）では、便宜上、ニップ形成部材３１と高熱伝導部材３２を離間して記載しているが、実際には両者は当接して設けられる。後述する図１０〜図１３も同様である。

ところで、長手方向において、ニップ形成部材３１に開口部が設けられる部分では、高熱伝導部材３２が、ニップ形成部材３１と非接触の状態で定着ニップＮに押し当てられ、圧力をかけられた状態になる。このため、高熱伝導部材３２が変形しやすい部材であったり、第二開口部４３の幅が大きいと、この部分で高熱伝導部材３２が撓むおそれがある。

このため、第二開口部４３を設ける個数や幅の大きさは、高熱伝導部材３２の剛性やニップ面圧によって変更することが好ましい。例えば、図７（ａ）に示すように、高熱伝導部材３２の剛性が高く撓みにくい構成であったり、定着ニップＮにおけるニップ面圧が低い構成の定着装置では、第二開口部４３の幅を大きく設けたり、下流側当接領域４０ａと上流側当接領域４０ｂとに設けられた第二開口部４３を、ニップ形成部材３１の長手方向の一部領域において重複させることができる。これにより、高熱伝導部材３２とニップ形成部材３１の接触面積をより減らすことができ、高熱伝導部材３２からニップ形成部材３１への伝熱をより抑制することができる。また、これとは反対に、高熱伝導部材３２の剛性が低い構成や定着ニップＮにおけるニップ面圧が高い構成の定着装置では、図７（ｂ）に示すように、第二開口部４３の幅を小さくしたり、その個数を減らすことで、ニップ形成部材３１と高熱伝導部材３２の接触面積を確保し、高熱伝導部材３２の撓みを防止する。

また、それぞれの第二開口部４３を異なる幅で設けてもよい。例えば、図８に示す実施形態のニップ形成部材３１では、長手方向における定着ニップＮのニップ面圧Ｐに応じて、第二開口部４３の幅を変化させている。

具体的には、本実施形態の定着装置では、定着ニップＮにおけるニップ面圧Ｐが、長手方向の中央側の方が端部側よりも小さい。これに対応して、長手方向中央側（図の点線部に囲まれた範囲）の第二開口部４３の幅Ｌ１を長手方向端部側（図の点線部の外側）の第二開口部４３の幅Ｌ２よりも大きく設けている。つまり、ニップ面圧Ｐの大きい部分では、ニップ形成部材３１と高熱伝導部材３２の接触面積を確保し、ニップ面圧Ｐの小さい部分でより大きな開口面積を確保している。これにより、高熱伝導部材３２の撓みを防止しつつ、高熱伝導部材３２からニップ形成部材３１への伝熱を極力減らすことができる。

また、図９に示す構成のニップ形成部材３１では、長手方向におけるヒータ（ヒータ３４ａおよびヒータ３４ｂ、図２参照）の配熱量Ｋに応じて第二開口部４３の幅を変化させている。具体的には、図９に示すように、本実施形態の定着装置では、ヒータの配熱量Ｋは、長手方向中央側の方が端部側よりも小さい。これに対応して、長手方向中央側の第二開口部４３の幅Ｌ１を長手方向端部側の第二開口部４３の幅Ｌ２と比較して大きく設けている。つまり、配熱量Ｋの小さい部分では、定着ベルト２２が昇温しにくいため、この部分で第二開口部４３の幅を大きく設けることにより、高熱伝導部材３２からニップ形成部材３１への伝熱量を小さくし、この部分において定着ベルト２２を昇温しやすくすることができる。これにより、長手方向における定着ベルト２２の温度分布を均一化することができる。

また、第二開口部４３は、その幅に限らず、その深さを変化させてもよい。例えば、図１０に示す実施形態のニップ形成部材３１では、長手方向における定着ニップＮのニップ面圧Ｐに応じて、第二開口部４３の深さを変化させている。

つまり、第二開口部４３の深さが深いほど、ニップ形成部材３１が薄くなりその強度が低下してしまうが、一方で、高熱伝導部材３２とニップ形成部材３１の間に形成される断熱層の厚みが大きくなり、その断熱効果は大きくなる。このため、本実施形態の定着装置では、図１０に示すように、ニップ面圧Ｐが大きい長手方向の両端側で第二開口部４３の深さＨ１を小さくし、ニップ面圧Ｐが小さい長手方向の中央側で第二開口部４３の深さＨ２を大きくしている。これにより、ニップ面圧Ｐの大きい位置でニップ形成部材３１の強度を担保することができると共に、ニップ面圧Ｐの小さい位置ではより大きな断熱効果を得ることができる。このように、本実施形態では、ニップ形成部材３１の強度と高熱伝導部材３２からニップ形成部材３１への熱伝達の抑制効果を両立することができる。

また、図１１に示す実施形態のニップ形成部材３１では、第二開口部４３の深さをヒータの配熱量Ｋに応じて変化させている。つまり、長手方向におけるヒータの配熱量Ｋが小さい部分で、第二開口部４３の深さを大きく設けることにより、高熱伝導部材３２からニップ形成部材３１への伝熱量を小さくし、この部分において定着ベルト２２の昇温性を向上させることができる。具体的には、図１１に示すように、配熱量Ｋの大きい長手方向端部側で第二開口部４３の深さＨ１を小さく設け、配熱量Ｋの小さい長手方向中央側で第二開口部４３の深さＨ２を大きく設ける。これにより、長手方向中央側において定着ベルト２２を昇温しやすくし、長手方向における定着ベルト２２の温度分布を均一化することができる。

図１２に示す実施形態のニップ形成部材３１は、高熱伝導部材３２との当接面に断熱部材４４を設ける。断熱部材４４は、例えば、ウレタンフォーム等の断熱性の高い部材により構成される。

本実施形態では、ニップ形成部材３１は、断熱部材４４を介して高熱伝導部材３２に当接する。これにより、高熱伝導部材３２からニップ形成部材３１への伝熱量をより低減することができる。

また、この断熱部材４４の厚みを、ヒータの配熱量Ｋの大小により変更してもよい。つまり、長手方向において配熱量Ｋの小さい部分では、定着ベルト２２が受ける熱量が小さく昇温しにくい。このため、この部分で断熱部材４４の厚みを大きく設定し、高熱伝導部材３２からニップ形成部材３１への伝熱量を減らすことで、この部分において定着ベルト２２が昇温しやすくすることができる。具体的には、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、配熱量Ｋの大きい長手方向端部側では、断熱部材４４の厚みＨ３を大きく設定し、配熱量Ｋの小さい長手方向中央側では、断熱部材４４の厚みＨ４を小さく設定する。これにより、配熱量Ｋの小さい長手方向中央側で、定着ベルト２２を昇温しやすくし、定着ベルト２２の長手方向における温度部分布を均一化することができる。

また、図８や図１０で示した実施形態のように、長手方向におけるニップ面圧Ｐの大小に応じて、断熱部材４４の厚みを変化させてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

本発明に係る画像形成装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

記録媒体としては、用紙Ｐ（普通紙）の他、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート、プラスチックフィルム、プリプレグ、銅箔等が含まれる。

１ 画像形成装置
７ 定着装置
２２ 定着ベルト
２３ 加圧ローラ（対向部材）
３１ ニップ形成部材
４０ 当接領域
４０ａ 下流側当接領域
４０ｂ 上流側当接領域
４１ 当接面
４２ 第一開口部
４３ 第二開口部
３２ 高熱伝導部材
３２ａ 一方側の面
３２ｂ 他方側の面
３３ ステー
３４ａ、３４ｂ ヒータ（加熱源）
４４ 断熱部材
Ｎ 定着ニップ
Ｐ ニップ面圧
Ｋ 配熱量

特開２０１７−２１３０７号公報

Claims (7)

1. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加熱する加熱源と、
   前記定着ベルトの外周面側に設けられ、定着ベルトに対向する対向部材と、
   前記定着ベルトの内周面側に設けられ、定着ベルトと前記対向部材との間に定着ニップを形成するニップ形成部材と、
   前記ニップ形成部材と前記定着ベルトとの間に設けられ、一方側の面で前記ニップ形成部材に当接し、他方側の面で定着ベルトの内周面に当接する高熱伝導部材とを備え、記録媒体に画像を定着する定着装置において、
   前記ニップ形成部材は、前記高熱伝導部材の一方側の面に当接する複数の当接面からなる当接領域を有し、
   前記当接領域の中央には、前記高熱伝導部材との非接触領域を形成するための第一開口部が設けられ、
   前記当接領域は、前記第一開口部の記録媒体搬送方向の上流側と下流側に設けられた上流側当接領域および下流側当接領域を有し、
   前記ニップ形成部材は、前記上流側当接領域および下流側当接領域の少なくともいずれか一方の領域を、前記ニップ形成部材の長手方向に複数の領域に分断する第二開口部を有し、
   前記ニップ形成部材の長手方向において、前記上流側当接領域に設けられた前記第二開口部の範囲と前記下流側当接領域に設けられた前記第二開口部の範囲とが重複しないことを特徴とする定着装置。
2. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加熱する加熱源と、
   前記定着ベルトの外周面側に設けられ、定着ベルトに対向する対向部材と、
   前記定着ベルトの内周面側に設けられ、定着ベルトと前記対向部材との間に定着ニップを形成するニップ形成部材と、
   前記ニップ形成部材と前記定着ベルトとの間に設けられ、一方側の面で前記ニップ形成部材に当接し、他方側の面で定着ベルトの内周面に当接する高熱伝導部材とを備え、記録媒体に画像を定着する定着装置において、
   前記ニップ形成部材は、前記高熱伝導部材の一方側の面に当接する複数の当接面からなる当接領域を有し、
   前記当接領域の中央には、前記高熱伝導部材との非接触領域を形成するための第一開口部が設けられ、
   前記当接領域は、前記第一開口部の記録媒体搬送方向の上流側と下流側に設けられた上流側当接領域および下流側当接領域を有し、
   前記ニップ形成部材は、前記上流側当接領域および下流側当接領域の少なくともいずれか一方の領域を、前記ニップ形成部材の長手方向に複数の領域に分断する第二開口部を有し、
   前記第二開口部は、前記ニップ形成部材の長手方向に複数設けられ、
   前記定着ニップの長手方向におけるニップ面圧の大小、あるいは、前記加熱源の長手方向における配熱量の大小の少なくともいずれか一方に応じて、前記第二開口部の幅を変化させることを特徴とする定着装置。
3. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加熱する加熱源と、
   前記定着ベルトの外周面側に設けられ、定着ベルトに対向する対向部材と、
   前記定着ベルトの内周面側に設けられ、定着ベルトと前記対向部材との間に定着ニップを形成するニップ形成部材と、
   前記ニップ形成部材と前記定着ベルトとの間に設けられ、一方側の面で前記ニップ形成部材に当接し、他方側の面で定着ベルトの内周面に当接する高熱伝導部材とを備え、記録媒体に画像を定着する定着装置において、
   前記ニップ形成部材は、前記高熱伝導部材の一方側の面に当接する複数の当接面からなる当接領域を有し、
   前記当接領域の中央には、前記高熱伝導部材との非接触領域を形成するための第一開口部が設けられ、
   前記当接領域は、前記第一開口部の記録媒体搬送方向の上流側と下流側に設けられた上流側当接領域および下流側当接領域を有し、
   前記ニップ形成部材は、前記上流側当接領域および下流側当接領域の少なくともいずれか一方の領域を、前記ニップ形成部材の長手方向に複数の領域に分断する第二開口部を有し、
   前記第二開口部は、前記ニップ形成部材の長手方向に複数設けられ、
   前記第二開口部の深さを、前記加熱源の長手方向における配熱量の大小に応じて変化させることを特徴とする定着装置。
4. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加熱する加熱源と、
   前記定着ベルトの外周面側に設けられ、定着ベルトに対向する対向部材と、
   前記定着ベルトの内周面側に設けられ、定着ベルトと前記対向部材との間に定着ニップを形成するニップ形成部材と、
   前記ニップ形成部材と前記定着ベルトとの間に設けられ、一方側の面で前記ニップ形成部材に当接し、他方側の面で定着ベルトの内周面に当接する高熱伝導部材とを備え、記録媒体に画像を定着する定着装置において、
   前記ニップ形成部材は、前記高熱伝導部材の一方側の面に当接する複数の当接面からなる当接領域を有し、
   前記当接領域の中央には、前記高熱伝導部材との非接触領域を形成するための第一開口部が設けられ、
   前記当接領域は、前記第一開口部の記録媒体搬送方向の上流側と下流側に設けられた上流側当接領域および下流側当接領域を有し、
   前記ニップ形成部材は、前記上流側当接領域および下流側当接領域の少なくともいずれか一方の領域を、前記ニップ形成部材の長手方向に複数の領域に分断する第二開口部を有し、
   前記ニップ形成部材の当接面に断熱部材を設け、
   前記断熱部材の厚みを、前記定着ニップの長手方向におけるニップ面圧の大小に応じて変化させることを特徴とする定着装置。
5. 前記第二開口部は、前記ニップ形成部材の長手方向において、前記上流側当接領域と下流側当接領域とで互い違いに設けられる請求項１から４いずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記第二開口部は、前記ニップ形成部材の長手方向に複数設けられ、
   前記第二開口部の深さを、前記定着ニップの長手方向におけるニップ面圧の大小に応じて変化させる請求項１から５いずれか１項に記載の定着装置。
7. 請求項１から６いずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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